城市轨道交通站台门智能运维系统研究

城市轨道交通站台门智能运维系统研究

王森

重庆市轨道交通(集团)有限公司   重庆市   400060

摘要：随着轨道交通的迅猛发展，尤其是无人化运营的普及，传统的预防性维修、后续维修和综合生产性维修已经不适应智能化地铁高可靠、高安全的发展方向。本文针对针对轨道通站台门系统，对城市轨道交通站台门智能运维系统进行分析。

关键词：城市轨道交通；站台门；智能运维系统

1站台门系统概述

在轨道交通的建设中，站台门是轨道交通的主要组成部分。在保证轨道交通安全、准点运行的前提下，轨道交通的安全可靠运行具有十分重要的意义。站台门系统主要包括门体系统、门机系统、供电系统、控制系统等。需要对机械，电子，计算机，信号，传感技术有较全面的了解。以及在运行过程中，一旦车站车门系统发生故障，将对整个线路造成影响，甚至造成人员伤亡。地铁站台门控制系统在较长的工作时间内，其使用频率也较高，包括了电源、门控制单元（DCU）、驱动电机等关键部件的频率，以及门锁装置、传感器等。特别是在上下班和节假日等交通高峰时间，更是会有大量的旅客挤进车站大门。由于外界因素（如相关性）的存在，使得车站车门失效频发，给旅客出行造成了极大的不便，甚至引发了重大的安全事故，对轨道交通的正常运行造成了极大的影响。所以，将智能运维系统应用到轨道交通站台门系统中，就成了目前地铁企业的一项重要工作。

2轨道交通站台门系统的组成

站台门按高度分为三类：半高安全门、全高安全门和屏蔽门。站台门系统可分为机械系统和电气系统两部分。机械系统分为门体系统和门机系统，电气系统分为监控系统和能量系统。

2.1门体系统

门体系统是站台门的主要机械结构，它包括滑动门，固定门，紧急门，端门，门槛，上箱，上连接件，下支撑结构，立柱，紧固件，以及绝缘部件。为了保证站台门与上面的土建结构以及下面的平台面板的保温效果，在上面的连接处以及下面的支撑结构上都设置了保温材料，这样就可以防止站台门与像装饰龙骨这样的金属结构之间出现火花。

2.2门机系统

门机系统由电机、减速器及驱动机构组成。电机通常使用免维修的无刷直流电机，减速装置通常分为两种，一种是行星齿轮减速装置，另一种是蜗轮减速装置，两者之间由弹性耦合装置相连。其中，带式传动与丝杠式传动是应用最为广泛且性能最为稳定的两种传动形式。生产厂家按照变速器的结构特征，选择了不同的变速器。带式传动具有噪声低，维修方便的优点，但其使用寿命短；螺旋式齿轮传动具有较高的精确度和较长的寿命，但也有较大的噪声、较多的维修、定期加油、灰尘等问题。

2.3电源系统

站台车门系统为主负荷，配备了紧急情况下的电源。电力供应系统采用两台380伏特的双路开关箱，为电力灯供电。为了防止两者之间的干扰，分别使用了两个独立的配电回路和电池包。驱动电源包括：整流模块、监测模块、绝缘监测模块、电池检测和充放电管理模块、驱动电池组、馈电电路等。为110伏直流供电主要适用于滑动门的开关电源。控制电源主要包括了交流不间断电源UPS、直流模块、DC/DC模块、监控模块、馈线单元等，为门控单元（DCU）、中央控制面板（PSC）、就地控制面板（PSL）、接口等各种控制模块提供直流24V和直流110V电源。驱动与控制单元包括8个单元，每一个单元具有12伏特的单元。当两个主要电源同时掉电时，驱动备用电源的蓄能必须能在30分钟内完成一个开启/闭合的周期，而控制备用电源的蓄能必须能在30分钟内持续负载工作。

2.4监控系统

每一扇滑动门均配备一扇门控制器（DCU)，该控制器由端门、紧急门及相邻的滑动门共同使用。DCU采集各类门的状态信息，经CAN总线传输到PSC。供电端能够对站台门的运行状况、故障预警等信息进行查询，同时还能对车站门的运行状况等进行综合监测。控制系统包括中央控制盘，现场控制盘，门控制单元组，通讯媒体，通讯接口等。站台车门控制分为三种方式，分别为系统级、站台级和人工级。

3城市轨道交通站台门智能运维系统研究

从感知层、网络层、应用层三个层次对站台门智能运维系统进行了研究。其中，传感层主要负责对站台门的关键移动部件进行仿真；在网络层面上完成数据的传送，通常是从通信网，网关，数据汇聚节点等设备来完成的。应用层的作用是对收集到的数据进行智能化的分析与诊断，从而达到对站台门故障的在线监测与预诊断、次优健康状态的预警、智能运维的目的。通过对智能操作系统的站台门进行设定，来实现系统的功能。

(1)对平台闸门系统中主要运动构件的工作状态进行监控和预警。在此基础上，利用监测软件对滑动门体所遭遇的障碍进行统计，并将统计数据上传到报警系统，判断滑动门体是否处于阻尼状态。利用DCU（门控单元）软件对电动机的电流、温度等进行实时监控，判断出门阻是否已经达到了遭遇障碍的临界值，并及时报警，提示维护人员及时调整。系统监控电动锁的工作状况，判断冲程开关能否通过监控电动锁的工作状况而被触发、松开、解除锁定或由软件启动，并提示维修人员对冲程开关进行调试。

(2)对站台车门电力系统的操作状况进行检测和报警。系统利用监控软件，对供电系统的运行状态和故障报警信息进行统计，具体内容有：交流输入过电压和欠电压、缺相和停电、电池组过电压和低电压、母线过电压和低于电压、UPS模块过电压和过低电压，每个模块的通信和故障，开关状态和故障，每个馈线电路的隔离状态，使用中的电池，单个电池过电压和欠电压，每个站点的内阻增加和高温，上传网络传输层的信息，按照路线和分类来存储和分析数据，并生成数据报告。该系统可以按照等级划分的权限来设定数据信息，并将其发布到各个层次的终端帐号中。各层次的使用者都是以整条线路为基础，接受各种资料及指示，以指导运行及维修工作。

(3)增加了月台车门动力系统的安全与维修能力。本系统还配有一个蓄电池温度探测模块，可以探测到蓄电池的温度及电压。当蓄电池电压太高或太低时，供电系统会发出声音和灯光警告，供电系统会设定温度警告值；当温度超出设定值时，应及时上报到车站的总控室，防止电池发生火灾。本系统还配有便携的电池快速诊断与放电器，可以让操作人员在地铁短暂停运时，迅速的进行电池的放电及有关的状况的诊断，从而提高运营与维修的效率。

(4)其他预警。车站车门系统的软体会建立一个资料库，用以纪录重要元件（例如：继电器、冲程开关等）的工作时间，并与预先设定的工作时间相对比，当临界工作时间到达时，可预先预警。在DCU中加入了对安全回路切换的监视，实现了对安全回路断点的可视化判断，并将其上载到报警系统中。添加了信号系统报警：在站台门口设置了一个监控系统，当信号间的供电状况出现异常时，可以在信号间的供电状况出现异常时发出报警。

4结语

引入智能运维系统可以提高轨道交通的运营效率和安全性，有效降低运营成本。目前，人工智能智能运维系统在轨道交通站台门的实践仍处于探索阶段，还有许多基础核心问题需要解决，如误差预测模型、核心算法、系统安全等，这关系到整个智能运维系统核心功能的准确性和可靠性。无论如何，随着我国铁路交通的快速发展和我国科技实力的不断提高，轨道交通智能运维系统将在不久的得以实现。

参考文献：

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[2]罗显光,黄众,孙俊勇,覃事东.城轨车辆智能运维系统研究与应用[J].电力机车与城轨车辆,2023,46(01):53-57.

[3]牛涛,张辉.城市轨道交通智能运维系统方案研究[J].铁道运输与经济,2022,44(04):99-105.